高考物理唐山光学知识点之物理光学技巧及练习题附答案

高考物理唐山光学知识点之物理光学技巧及练习题附答案
一、选择题
1．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光()
A．在真空中，a光的传播速度比b光的大
B．在棱镜内，a光的传播速度比b光的小
C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小
D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小
2．下面事实与光的干涉有关的是（）
A．用光导纤维传输信号B．水面上的油膜呈现彩色
C．水中的气泡显得格外明亮D．一束白光通过三棱镜形成彩色光带
3．下列说法不正确的是（）
A．在电磁波谱中，紫外线的热效应好
B．天空是亮的原因是大气对阳光的色散
C．天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射
D．晚霞呈红色的原因是蓝光和紫光大部分被散射掉了
4．我国南宋时期的程大昌在其所著的《演繁露》中叙述道：“凡雨初霁，或露之未晞，其余点缀于草木枝叶之末……日光入之，五色俱足，闪铄不定。

是乃日之光品著色于水，而非雨露有此五色也。

”这段文字记叙的是光的何种现象
A．反射 B．色散 C．干涉 D．衍射
5．下列现象中，属于光的色散现象的是（）
A．雨后天空出现彩虹
B．通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹
C．海市蜃楼现象
D．日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹
6．下列四种现象不属于光的衍射现象的是
A．太阳光照射下，架在空中的电线在地面上不会留下影子
B．不透光的圆片后面的阴影中心出现一个泊松亮斑
C．用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环
D．通过游标卡尺两卡脚间的狭缝观察发光的日光灯管，会看到平行的彩色条纹
7．下列说法中错误的是 ( )
A．雷达是利用电磁波的反射来测定物体的位置
B．调制是电磁波发射的过程，调谐是电磁波接收的过程
C．在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，则相邻干涉条纹间距变窄
D．考虑相对论效应，一沿自身长度方向高速运动的杆长总比静止时的杆长短
8．如图所示，一束太阳光通过三棱镜后，在光屏MN上形成的彩色光带落在bc区域内,e 为bc中点．现将一温度计放在屏上不同位置，其中温度计示数升高最快的区域为
A．ab B．be C．ec D．cd
9．如图所示，O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线，A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束，从玻璃体右方射出后的光路如图所示，MN是垂直于O1O2放置的光屏，沿O1O2方向不断左右移动光屏，可在屏上得到一个光斑P,根据该光路图，下列说法正确的是（）
A．在该玻璃体中，A光比B光的运动时间长
B．光电效应实验时，用A光比B光更容易发生
C．A光的频率比B光的频率高
D．用同一装置做双缝干涉实验时A光产生的条纹间距比B光的大
10．下列说法中正确的是
A．白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象
B．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象
C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象
D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉
11．下列关于电磁波和机械波的说法中，正确的是
A．机械波和电磁波均有横波和纵波
B．机械波和电磁波均可发生干涉、衍射
C．机械波只能在介质中传播，电磁波只能在真空中传播
D．波源的振动或电磁振荡停止，空间中的波均即刻完全消失
12．物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚），经折射分成两束单色光a、b，下列说法正确的是（）
A．a光光子的能量小于b光光子的能量
B．若增大入射角i，则a光可能先消失
C．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a光条纹间距大于b光条纹间距D．在玻璃砖中，a光的波长比b光的波长短
13．如图所示是用双缝干涉测光波波长的实验设备示意图，图中①是光源，②是滤光片，③是单缝，④是双缝，⑤是光屏，下列操作能增大光屏上相邻两条亮纹之间距离的是
A．增大④和⑤之间的距离
B．增大③和④之间的距离
C．将绿色滤光片改成蓝色滤光片
D．增大双缝之间的距离
14．在双缝干涉实验中，屏上出现了明暗相间的条纹，则
A．中间条纹间距较两侧更宽
B．不同色光形成的条纹完全重合
C．双缝间距离越大，条纹间距也越大
D．遮住一条缝后，仍有明暗相间的条纹
15．下列说法正确的是（）
A．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空中，在不断增大入射角水面上首先消失的是绿光
B．光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现亮条纹，时而出现暗条纹C．红光的光子能量比紫光光子能量大
D．只有横波才能产生干涉现象
16．如图所示的双缝干涉实验装置中，当使用波长为6×10﹣7m的橙光做实验时，光屏中心点P点及其上方的P1点形成两条相邻的亮纹；若换用波长为4×10﹣7m的紫光重复上述实验，在P和P1点形成的亮、暗纹情况是（）
A．P和P1都是亮纹
B．P是亮纹，P1是暗纹
C．P是暗纹，P1是亮纹
D．P和P1都是暗纹
17．已知单色光a的频率低于单色光b的频率，则（）
A．通过同一玻璃三棱镜时，单色光a的偏折程度小
B．从同种玻璃射入空气发生全反射时，单色光a的临界角小
C．通过同一装置发生双缝干涉，用单色光a照射时相邻亮纹间距小
D．照射同一金属发生光电效应，用单色光a照射时光电子的最大初动能大
18．如图所示是一观察太阳光谱简易装置，一加满清水的碗放在有阳光的地方，将平面镜M斜放入水中，调整其倾斜角度，使太阳光经水面折射再经水中平面镜反射，最后由水面折射回空气射到室内白墙上，即可观察到太阳光谱的七色光带．逐渐增大平面镜的倾斜角度，各色光将陆续消失，则此七色光带从上到下的排列顺序以及最先消失的光分别是
A．红光→紫光，红光B．红光→紫光，紫光
C．紫光→红光，红光D．紫光→红光，紫光
19．下列说法中正确的是
A．声源向静止的观察者运动，观察者接收到的频率小于声源的频率
B．电磁波谱波长由长到短顺序是无线电波、紫外线、可见光、红外线、X射线、γ射线C．机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波
D．宇宙飞船以接近光速的速度经过地球时，地球上的人观察到飞船上的时钟变快
20．下列关于电磁波的说法中正确的是
A．频率越高，振荡电路向外发射电磁波的本领越大
B．均匀变化的磁场产生均匀变化的电场向外传播就形成了电磁波
C．在无线电波的传播中，微波适宜采用地波传播
D．红外线具有显著的热效应，其波长比紫外线的波长短
21．电磁波包含了γ射线、红外线、紫外线、无线电波等，按波长由长到短的排列顺序是（）
A．无线电波、红外线、紫外线、γ射线
B．红外线、无线电波、γ射线、紫外线
C．γ射线、红外线、紫外线、无线电波
D．紫外线、无线电波、 射线、红外线
22．下列说法正确的是
A．麦克斯韦证实了电磁波的存在
B．在医学上常用红外线来杀菌消毒
C．LC振荡电路中当电容器的电荷量最大时，线圈中的电流最大
D．调幅和调频是电磁波调制的两种方法
23．如图所示，两束单色光a、b从水下射向A点后，光线经折射合成一束光c，则下列说法中正确的是
A．水对单色光a的折射率比对单色光b的折射率大
B．在水中a光的临界角比b光的临界角大
C．在水中a光的速度比b光的速度小
D．用同一双缝干涉实验装置分别以a、b光做实验，a光的干涉条纹间距小于b光的干涉条纹间距
24．根据麦克斯韦电磁场理论,下列说法中正确的是( )
A．周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场
B．变化的电场一定产生变化的磁场
C．稳定的电场一定产生稳定的磁场
D．均匀变化的电场一定产生均匀变化的磁场
25．下列几种说法中，正确的是（）
A．红外线、可见光、紫外线、γ射线，是按波长由长到短排列
B．紫外线是一种紫色的可见光
C．均匀变化的电场可产生均匀变化的磁场
D．光的干涉、衍射现象说明光波是横波
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一、选择题
1．C
解析：C
【解析】
所有光在真空中有相同的速度，选项A错误；在CD、AE边只有a光射出，b光发生了全
反射，说明b光的临界角小，在五棱镜中的折射率大，由
c
v
n
=知，b光在棱镜里的速度
小，选项B错误；由折射定律
sin
sin
i
n
γ
=知，b光的折射率大，折射角小，选项C正确；a
光的频率小于b光的频率，则a光的波长大于b光的波长，由
l
x
d
λ
∆=知，a光的相邻亮
条纹间距大于b光的相邻亮条纹间距，选项D错误；故选C．
点睛：本题考查了光的折射和干涉现象．关键要根据光路图正确判断出折射率的大小，再根据其他量与折射率的关系进行分析.
2．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A．光导纤维是利用光的全反射的原理传播光信号，与光的干涉无关，故A错误；
B．光照射在水面上的油膜上光在油膜的上下两个表面分别发生反射，两列反射光在油膜的上表面发生薄膜干涉形成彩色干涉条纹，故与光的干涉有关，故B正确；
C．光从水或玻璃射到气泡中时，由于一部分射到气泡界面上的光发生了全反射，所以气泡看起来特别明亮，与干涉无关，故C错误；
D．白光是复色光，而同一种玻璃对不同的单色光的折射率不同，故虽然不同的单色光的入射角相同但经玻璃折射后的出射角不同即发生了色散，故折射的结果与光的干涉无关，故D错误。

故选B。

3．A
解析：A
【解析】试题分析：在电磁波谱中，红外线的热效应好，选项A错误；天空是亮的原因是大气对阳光的色散，选项B正确；天空呈蓝色的原因是大气对波长短的光更容易散射，选项C正确；波长较短的光容易被大气散射，波长较长的光不容易被大气散射，傍晚的阳光在穿过厚厚的大气层时，蓝光、紫光大部分被吸收掉了，所以傍晚的阳光比较红．故D正确，故选A．
考点：光的色散
【名师点睛】太阳光是由红、澄、黄、绿、蓝、靛、紫七种光组成，以红光波长最长，紫光波长最短．波长比较长的红光等色光透射性最大，能够直接透过大气中的微粒射向地面，而波长较短的蓝、靛、紫等色光，很容易被大气中的微粒散射，使天呈现蔚蓝色。

4．B
解析：B
【解析】试题分析：雨后当太阳光射入空气中的小水滴时，太阳光经过折射发生色散，从而感觉雨露呈现彩色．
雨过天晴时，太阳光照在枝叶上的雨珠上，白光经水珠折射以后，分成各种彩色光，这种
现象叫做光的色散现象，B正确．
5．A
解析：A
【解析】雨后天空出现彩虹属于光的色散，A正确；通过一个狭缝观察日光灯可看到彩色条纹属于光的衍射，B错误；海市蜃楼现象属于光的折射现象，C错误；日光照射在肥皂泡上出现彩色条纹属于薄膜干涉，D错误．
6．A
解析：A
【解析】A属于光沿直线传播，A正确；光线通过小圆盘，则会在屏上出现中心有亮斑，说明光线也偏离原来的直线方向传播，所以属于光的衍射，故B错误；用点光源照射小圆孔，后面屏上会出现明暗相间的圆环，这是光的衍射，故C错误；对于通过狭缝观察发光的白炽灯也会看到彩色条纹，是因为当缝的宽度小于波的波长时，能发生明显的衍射现象，D错误．
7．C
解析：C
【解析】A、雷达是利用电磁波的反射来测定物体位置的，故A正确；
B、调谐是电磁波接受的过程，调制是电磁波发射的过程，故B正确；
C、在双缝干涉实验中，若仅将入射光由绿光改为红光，根据，由于波长变大，故条纹间距变大，故C错误；
D、以地面为参考系，考虑相对论效应，根据长度与速度关系：L=L0，沿自
身长度方向高速运动的杆长比静止时的杆长短，D正确。

本题选择错误答案，故选：C。

8．A
解析：A
【解析】
太阳光是复色光，七种颜色的光的波长不同，红光的波长最长，折射率最小，紫光的波长最短，折射率最大，所以红光通过三棱镜偏折最小，紫光偏折最大，屏上从上到下，分别为红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫．而在红光的外侧区域ab有红外线，其热效应显著，红外线照射的区域温度上升最快，A正确．
9．D
解析：D
【解析】
光线通过玻璃体后，A光的偏折程度比B光的小，则该玻璃体对A光的折射率比对B光的折射率小，根据n=c/v可知，A在玻璃中的速度较大，在该玻璃体中，A光比B光的运动时间短，选项A错误；折射率越大，光的频率越高，说明A光的频率比B光的频率低，光电效应实验时，用B光比A光更容易发生，选项BC错误；A光的频率比B光的频率低，由c=λγ知，在真空中，A光的波长比B光的长，而双缝干涉条纹间距与波长成正比，则A
光的条纹较B宽．故D正确．故选D．
10．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A. 白光通过三棱镜后呈现彩色光带是由于不同颜色的光折射率不同，相同的入射角经过折射后折射角不同，故A错误；
B. 表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的干涉现象，故B错误；
C. 门镜可以扩大视野是利用了光的折射现象，故C错误；
D. 用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉，故D正确．
故选D.
11．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
A．机械波有横波和纵波,电磁波只有横波，故A错误.
B．干涉、衍射是一切波具有的特性，所以机械波和电磁波均可发生干涉、衍射，故B正确；
C．机械波是机械振动在介质中传播过程，必须依赖于介质,没有介质不能形成机械波；电磁波传播的是电磁场，而电磁场本身就是一种物体，不需要借助其他物质来传播，所以电磁波可以在真空中传播，也可以在介质中传播，故C错；
D．当波源的振动或电磁振荡停止，只是不能发出新的波，但已经发出的波不会停下来，故D错；
故选B．
12．D
解析：D
【解析】
【详解】
A．由折射率的定义式可知
sin sin i
n
r
=
通过比较a光折射率大，频率大，光子的能量大于b光光子的能量，故A错误；
B．从空气射向玻璃不可能发生全反射，增大入射角i，当入射角为直角时，a光、b光同时消失，故B错误；
C．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，条纹间距
l
x
d
λ
∆=a光频率大，波长
短，条纹间距小于b光条纹间距，故C错误；
D．光线通过玻璃砖比较折射角，可知a光折射率大，频率大，波长短，故D正确。

故选D。

13．A
解析：A
【解析】
【详解】
依据双缝干涉条纹间距规律△x=L
d
λ，可知：增大④和⑤之间的距离L，由上式知，可增大
相邻两条亮纹之间的距离，故A正确．△x与单缝和双缝间的距离无关，故增大③和④之间的距离不改变相邻两条亮纹之间的距离，故B错误．绿光的波长比蓝光长，由上知，将绿色滤光片改为蓝色滤光片，干涉条纹的间距减小，故C错误．增大双缝之间的距离d，干涉条纹的间距减小，故D错误．故选A．
【点睛】
本实验中要获得相干光源，方法是利用滤光片、单缝、双缝组合得到，要知道装置的原
理．记住条纹间距的表达式△x=L
d
λ，并理解其中各个量的含义．
14．D
解析：D
【解析】
据干涉图样的特征可知，干涉条纹特征是等间距、彼此平行，故选项A错误；不同色光干
涉条纹分布位置不相同，因此选项B错误；据公式
l
x
d
λ
∆=可知，双缝间距d越大，干
涉条纹距离越小，故选项C错误；遮住一条缝后，变成了单缝衍射，光的衍射也有衍射条纹，故选项D正确．
【学科网考点定位】双缝干涉、
l
x
d
λ
∆=、单缝衍射
【方法技巧】通过双缝干涉条纹特征和单缝衍射条纹特征进行分析和判断，再应用公式
l x
d λ
∆=分析条纹间距．
15．A
解析：A
【解析】
【详解】
A．由于红光的频率比绿光的小，所以红光的折射率小，即绿光全反射的临界角小，所以最先消失的为绿光，故A正确；
B．光的双缝干涉，在光屏上的某一位置会始终出现明条纹或暗条纹，并非时明时暗，故B错误；
C．红光的频率比紫光小，则红光的光子能量比紫光光子能量小，选项C错误；
D．波的干涉和衍射现象是波特有的现象，并非只有横波才能产生干涉现象，故D错误．
故选A ．
16．B
解析：B
【解析】
选B.根据形成明、暗条纹条件可知：无论换用哪种波长的色光，Δx ＝PS 1－PS 2＝0，故P 点总是明纹．橙色光在P 1点形成第一级明条纹，有Δx ＝P 1S 2－P 1S 1＝nλ＝1×6×10－7 m ＝6×10－7 m ，这对紫光来说：P 1S 2－P 1S 1＝1.5λ紫，故P 1为暗纹．
17．A
解析：A
【解析】
【分析】
单色光的频率越小，折射率越小，发生折射时偏折程度越小；折射率越小，临界角越大；波长越长，干涉条纹的间距越大；频率越大，发生光电效应时，逸出的光电子的最大初动能越大；
【详解】
A 、单色光的频率越小，折射率越小，发生折射时偏折程度越小，则知a 光的折射率小，通过三棱镜时，单色光a 的偏折程度小，故A 正确；
B 、由1sin
C n
=知，折射率越小，全反射临界角越大，故B 错误； C 、频率越小，波长越长，发生双缝干涉时，干涉条纹的间距与波长成正比，则知用单色光a 照射时相邻亮纹间距大，故C 错误；
D 、发生光电效应时,光电子的最大初动能为km
E hv W =-，光的频率越小，光电子的最大初动能越小，所以用单色光a 照射时光电子的最大初动能小，故D 错误；
故选A 。

【点睛】
关键要掌握折射率与光的频率、波长的关系，要掌握全反射临界角公式、干涉和衍射的条件等多个知识点。

18．B
解析：B
【解析】
【分析】
【详解】
由于水对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，根据折射定律得知，太阳光从空气射向水面时，红光的折射角最大，紫光的折射角最小，如图所示：
经过平面镜反射后，根据反射光路的对称性可知，此七色光带从上到下排列的顺序是红光
→紫光；由临界角
1
sinC
n
得知，紫光的临界角最小，逐渐增大平面镜的倾斜角度时，折
射光线经反射后射到水面的入射角增大，紫光最先发生全反射，从七色光带中消失，故B 正确，A、C、D错误；
故选B．
【点睛】
水对红光的折射率最小，对紫光的折射率最大，光线从空气射向水面时，由折射定律确定七种色光的折射角大小，根据光反射的对称性，分析七色光带从上到下排列的顺序；紫光的临界角最小，紫光最先发生全反射，由此分析最先消失的光，据此解答．
19．C
解析：C
【解析】
【详解】
A. 声源向静止的观察者运动时，产生多普勒效应，则观察者接收到的频率大于声源的频率。

A错误。

B. 在电磁波谱中按照波长由长到短排列的顺序是：无线电波，微波，红外线，可见光，紫外线，X射线，γ射线，B错误。

C. 机械波只能在介质中传播，波源周围如果没有介质，就不能形成机械波，C正确。

D. 宇航员驾驶宇宙飞船以接近光速经过地球时，根据时间的相对性，知时间间隔变长，地球上的人观察到飞船上的时钟变慢，D错误。

20．A
解析：A
【解析】
【详解】
A、电磁波的能量与频率有关；振荡电路的频率越大，发射电磁波的本领越大，故A正确；
B、均匀变化的电场产生稳定的磁场，稳定的磁场不能再产生电场，故不能激发电磁波．故B错误；
C、微波由于波长过短,绕过障碍物的本领就很差了，不能以地波的形式传播，微波的传播方式是沿直线传播，故C错误；
D、红外线具有显著的热效应，其波长比紫外线的波长长，故D错误。

21．A
解析：A
【解析】
试题分析：按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ射线．
故选A ．
考点：考查电磁波谱的相关知识
点评：电磁波谱按照波长从大到小的顺序依次是无线电波、红外线、可见光、紫外线、X 射线和γ射线
22．D
解析：D
【解析】
【分析】
【详解】
A ．麦克斯韦提出变化的电场产生磁场，变化的磁场产生电场，使电场和磁场交替产生向外传播，形成电磁波，而赫兹证实了电磁波的存在；故A 错误.
B ．紫外线能杀菌，紫外线总是伴随着紫光出现.根据紫外线能杀菌制成了杀菌的紫光灯.紫光灯中起杀菌作用的是紫外线；故B 错误.
C ．LC 电路中的Q 不断增加，说明电容器在不断充电，磁场能正在向电场能转化， 当电荷量达到最大时，充电完毕，则充电电流减为零；故C 错误.
D ．在无线电波的发射中，需要把低频信号搭载到高频载波上，调制有两种方式：一种是使高频载波的振幅随信号而改变，这种调制方式称为调幅；一种是使高频波的频率随信号而改变，这种调制方式称为调频；故D 正确.
23．B
解析：B
【解析】 试题分析：由折射定律12
sin sin n θθ=，a 、b 从水中射向空气的折射角1θ相等，而由图可得22a b θθ>，所以a b n n <，所以，A 选项错误；由1sin n C =
,可知a b C C >,所以B 选项正确；由c n v
=，a b v v >，C 选项错误；因为a b n n <，所以a 光的频率小于b 光的频率，而c f λ=，所以a b λλ>，用同一双缝干涉实验装置分别以a 、b 光做实验，由L x d λ∆=
知，a 光的干涉条纹间距大于b 光的干涉条纹间距，D 选项错误．
考点：光的折射 光在介质中的传播 全发射 光的干涉
24．A
解析：A
【解析】
【分析】
麦克斯韦的电磁场理论中变化的磁场一定产生电场，当中的变化有均匀变化与周期性变化之分；均匀变化的电场只能产生恒定的磁场，周期性变化的电场才能产生同频率的磁场．【详解】
A．周期性变化的电场一定产生同频率的周期性变化的磁场，A正确；
B．均匀变化的电场产生恒定的磁场，B错误；
C．稳定的电场不会产生磁场，C错误；
D．均匀变化的电场一定产生恒定不变的磁场，D错误．
故选A。

【点睛】
本题考查麦克斯韦的电磁场理论中变化的分类：均匀变化与非均匀（或周期性）变化．要注意准确把握．
25．A
解析：A
【解析】A、红外线、可见光、紫外线、γ射线，是按波长由长到短排列，A正确。

B、紫外线是一种波长比紫色光短的不可见光，B错误。

C、根据麦克斯韦的电磁波理论可知，均匀变化的电场可产生恒定的磁场，C错误。

D、光的干涉和衍射现象说明光波是一种波，但不能说明是横波，D错误。

故选A。

【点睛】掌握电磁波谱中各光的波长与频率的关系，了解各种色光在生活中的应用．。